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水源地源熱泵技術手冊(留存版)

2025-01-06 19:04上一頁面

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【正文】 P 型水源中央空調機組使用的制冷劑 R22 GSHP 型水源中央空調機組使用的工質是 R22,是整個系統(tǒng)中“充滿活力”的工作流體,在系統(tǒng)各部件之間循環(huán)流動來實現能量轉換與傳遞,以達到熱泵從低溫熱源吸熱向高溫熱源放熱的目的。在機械結構方面,由于壓比大,壓差大,軸承中的承載油膜會遭到破壞(如活塞銷軸承),而招致嚴重磨損。 結構主要部件 一對主、副轉子,軸承、油分離器 活塞,連桿,曲軸,缸套,曲軸箱 單機功率范圍 10~ 1000KW ~ 150KW 壓縮機運轉范圍 TC20~ 62℃ Te30~ 10℃ TC10~ 62℃ Te30~ 12℃ 環(huán)境溫度 10℃~ 50℃ 30℃~ 60℃ 排氣高溫保護設定 跳脫溫度: 105177。 是指人工利用后排放但經過處理的城市生活污水、工業(yè)廢水、礦山廢水、油田廢區(qū)別 類別 占用機房面積(百分比是占用面積與建筑面積之比) 主機壽命 水資源消 耗 驅動能源 環(huán)境保護 水源中央空調主機 需冷凍站( ~ %)不占屋面面積,水井占地(可做地下泵房) 15年 無 電能 ~ 無礦物能源燃燒污 染 風冷熱泵 無需冷凍站,占用屋面 面積 3% 15年 無 電能 ~ 無燃燒污染,有一定噪音, 8℃不能正常制熱 溴化鋰直燃機 需冷凍站( %)冷卻塔占用屋面面積( ~2%)油罐 占地 10年 冷 卻 水 循環(huán)水量 2~5% 燃油或燃氣 有燃燒污染,有一定噪音(冷卻塔) 水冷冷水機組 +燃油熱水鍋爐 需冷凍站及鍋爐房( 2%)冷卻塔占用屋面面積( ~ %)油罐占地 冷水機組 15年燃油鍋爐10年 冷卻水循環(huán)水量 2% 冬天:燃油 夏天:燃氣 有燃燒污染(冬)有一定噪音(夏) 工程技術部 12/11/2020 25 水和熱電廠冷卻水等水源。 水質 自然界中的水處于無休止的循環(huán)運動之中,不斷與大氣、土壤和巖石等環(huán)境介質接觸、互相作用,使其具有復雜的化學成分、化學性質和物理性質,應用 GSHP 型水源中央空調系統(tǒng)時,除應關心水源水量外,還應關注水的溫度、化學成分、渾濁度、硬度、礦化度和腐蝕性等因素,但目前對水源熱泵的水質尚無有關規(guī)定,可借鑒冷卻水水質標準作參考。用于水源中央空調系統(tǒng)的水源,含砂量應小于 1/ 20 萬。依據水源不同,取水構筑物可分為地表水取水構筑物和地下水取水構筑物兩類。 砂、卵石、礫石地層、滲透系數最好在 20m/d以上。潛水泵下放深度應在動水位之下 5米處,安裝要平穩(wěn),泵體應居中。在同樣安裝條件下,潛水泵揚程比深井泵高得多。 大于 5m或有 多層含水層。 ( 4)腐蝕性 水中 CL、游離 CO2 都具腐蝕性,溶解氧的存在加大了對金屬管邊的腐蝕破壞作用。應用水源中央空調系統(tǒng),可以使棄水中的 30℃溫差得到再利用,大大提高地熱能利用率。當有不同水源可供選擇時,應通過技術經濟分析比較,擇優(yōu)確定。水源的水質,應適宜于系統(tǒng)機組、管道和閥門的材質.不至于產生嚴重的腐蝕損壞。 活塞式壓機與螺桿式壓機的簡單對比 本節(jié)所討論的活塞式壓機與螺桿式壓機的對比,主要是指半封閉活塞壓機與半封閉雙螺桿壓機結合 GSHP 型水源熱泵主機系統(tǒng)選型而言,結合山東貝萊特的企業(yè)狀況而論。本章主要介紹活塞式往復壓機及雙螺桿式壓機。 ④ 機組以整機形式出廠,低壓部分出廠前包好了保溫層,系統(tǒng)已經充氟加油,運抵現場后只需進行水管路的連接。 : ① 采用目前最先進的 DAC 高效冷凝傳熱管,管外表面的多頭螺旋細肋以及螺旋形突起,使換熱系數和換熱能力大幅度提高。冬季冷凍水進水溫度為 10~ 22℃,夏季冷卻水進水溫度為 14~ 35℃;冬季冷卻水出水溫度為 45~ 55℃,夏季冷凍水出水溫度為7~ 15℃。其工作過程如下:制冷劑在蒸發(fā)壓力 P0、蒸發(fā)溫度 T0 下沸騰, T0 低于被冷卻物體或流體的溫度。為此,利用低位能量的熱泵技術已引起越來越多人們的重視。由于 Qc 與 P 的比值為制冷系數ε h,故ε h 也可寫成:ε h=( Qc+ P)/ P= l+ε,可見ε h 值永遠大于 1。制熱與制冷循環(huán)的切換通過換向閥改變熱泵工質的流向實現。 熱泵的分類有多種,可按工作原理、熱源、功能、用途、驅動方式、壓縮機類型、供熱溫度和安裝方式等將熱泵分為不同種類。 第三節(jié) 水源中央空調系統(tǒng)應用條件 作為最佳的中央空調系統(tǒng)方案 —— 水源中央空調系統(tǒng),在具體的工程項目中能否合理地應用,主要取決電源條件和水源條件。 第二節(jié) 水源中央空調系統(tǒng)的一般性特點 節(jié)能 高效、節(jié)能是水源中央空調系統(tǒng)的顯著特點。 ( 4)鍋爐 /冷卻塔與地下埋管相結合的混合型地源熱泵系統(tǒng):適用于空間小,不能單獨采用地下埋管換熱系統(tǒng)的建筑,冷卻塔和閉環(huán)式系統(tǒng)相結合制冷,節(jié)省成本;事實證明該系統(tǒng)是高效率、低費用的。 春季 /秋季運行: 對有內區(qū)與周邊區(qū)的建筑物,會出現內區(qū)需要供冷而周邊區(qū)需要供熱,內區(qū)的熱量就可被周邊區(qū)所利用,即內區(qū)空調的排 熱與周邊區(qū)熱泵供熱所需熱量接近平衡時,室外的冷熱源可以停運。 開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地 表水方式。 空氣 源熱泵有著悠久的歷史, 而且其安裝和使用都很方便, 應用較廣泛 。據美國環(huán)保署 EPA 估計,設計安裝良好的地源熱泵,平均來說可以節(jié)約用戶 30~ 40%的供熱制冷空調的運行費用。 美國特別看好中國市場,美國能源部和中國科技部于 1997 年 11 月簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書,其中主要 內容之一是“地源熱泵”,該項目擬在中國的北京、杭州和廣州 3個城市各建一座采用地源熱泵供暖空調的商業(yè)建筑,以推廣運用這種 “ 綠色技術 ” ,緩解中國對煤炭和石油的依賴程度,從而達到能源資源多元化的目的。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源,即在冬季,把地能中的熱量 “ 取 ” 出來,提高溫度后,供給室內采暖;夏季,把室內的熱量取出來,釋放到地能中去。之所以對中國的地源熱泵市場發(fā)展前景持樂觀態(tài)度,一方面是要節(jié)約常規(guī)能源、充分利用可再生能源的國內外大趨勢;另一方面,我國具有較好的熱泵科研與應用的基礎,早在50 年代,天津大學熱能研究所呂燦仁教授就開展了我國熱泵的最早研究, 1965 年研制成功國內第一臺水冷式熱泵空調機。此外,機組使用壽命長,均在 15 年以上;機組緊湊、節(jié)省空間;維護費用低;自動控制程度高,可無人值守。 地源熱泵工作原理及分類 地源熱泵則是利用水源熱泵的一 種形式,它是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源,冬季把地能中的熱量“取”出來,供給室內采暖,此時地能為“熱源”;夏季把室內熱量取出來,釋放到地下水、土壤或地表水中,此時地能為“冷源”。 分散系統(tǒng) 用中央水泵,采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源, 用戶單獨使用自己的熱泵機組調節(jié)空氣。 :每臺熱泵空調機在任何時間可以選擇供冷或供熱。據世界環(huán)境保護組織 EPA的一份有關空調未來的報告所得出的結論:地源熱泵技術在為家庭居民帶來舒適、可靠和高效節(jié)能的同時,將成為降低國家能源消耗和環(huán)境污染的一個主要力量。 (發(fā)電廠耗油),每 100KJ 供熱量所產生的有害氣體比較如下: 工程技術部 12/11/2020 10 表 12(例如 100KJ熱量) 項目 油鍋爐 發(fā)電廠(中央空調系統(tǒng)用) 備注 CO2 1: SO2 1: NO2 1: 從上表看出在供熱量相 同時( 100KJ),水源中央空調系統(tǒng)(耗電)對環(huán)境產生的污染物比燃與鍋爐少得多。 水源水量 水源水量是否滿足具體工程的要求,與建筑物冷(熱)負荷的大小、空調系統(tǒng)的運行方式、空調系統(tǒng)設計方案(例如是否采用蓄水池、是否采用輔助加熱或輔助冷卻方 式)和水源水的溫度等因素有關應通過全面的分析、精確的計算和合理設計解決。特別適用于由工廠制造的單元式熱泵,廣泛地用于住宅中。然而更方便的是由水回路中的三通閥來完成。 地表水的熱泵系統(tǒng)使用建筑 物附近的湖泊、河流、水渠中的地表水,使之通過水工程技術部 12/11/2020 15 源熱泵空調機中的換熱器,然后再將升高或降低幾度的地表水排回水源中去。 目前,國內市場上的熱泵型空調主要是以空氣為熱源,但是其制熱效果受到室外氣候條件影響。并調節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量;蒸發(fā)器是輸出冷量 的設備,制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量,從而達到制取冷量的目的;冷凝器是輸出熱量的設備,從蒸發(fā)器中吸收的熱量,連同壓縮機消耗的功所轉化的熱量,在冷凝器中被冷卻介質帶走。由( 1)和( 2)可看出,冬季運行工況, GSHP 機組所能提供的熱水最高溫度可以達到 55℃,循環(huán)水供、回水溫差為 10℃:而其他公司機組可提供的熱水最高溫度僅可達到 50℃,循環(huán)水供、回水溫差只有 5℃。 : ① 機組所用制冷系統(tǒng)配件全部選用名牌廠家的產品,如可拆式干燥過濾器、外平衡式熱力膨脹閥、供液電磁閥、視液鏡、高、低壓力控制器、排氣溫度控制器等均采用世界一流的名牌廠家的產品,確保機組具有較高的性能水平。 R22 是應用最為廣泛的制冷工質,使用性能在眾多制冷工質中是獨一無二的。為此,有必要加大這些軸承的支承面積,改進軸承材料(如采用有聚四氟乙烯滲入的軸承材料)。 ℃ 復 位溫度: 95177。有條件利用再生水源的用戶,變廢為利,可減少初投資,節(jié)約水資源。 ( l)地表水水溫隨季節(jié)、緯度和高程不同而變化。僅作空調用的冷卻水渾濁度為50~ 150 毫克/升,向地下含水層回灌的水渾濁度為< 20毫克 /升。 地表水取水構筑物 地表水取水構筑物按結構形式可分為活動式和固定式兩種。 單井出水量50010000m3/d,最大可達 23萬 m3/d 集水井直徑46m,輻射管直徑 50300 mm,常用 75150mm 集水井井深 312m 潛水,承壓水 埋深 12m以內,輻射管距降水層大于 1m 一般大于2m。一般依據井管內徑、流量和揚程要求,按照生產廠家提供的樣本選配適合的水泵,再根據所需電功率選擇電機、配套電纜。其轉速較高, 2850r/ min。 潛水,承壓水、裂隙水溶洞水 200m以內,常用在 70m以內。 ( 3)礦化度 單位容積水中所含各種離子、分子、化合物的總量稱為總礦化度,用于水源中央空調系統(tǒng)的水源水礦化度應< 3 克 /升。目前,許多地熱用戶排放棄水溫度較高(約 40℃)。不同工程的場地環(huán)境和水文地質條件千差萬別,可利用的水源各不相同,應因地制宜地選擇適用水源。水源的水溫要適度,在制熱運行工況水源水直接進入蒸發(fā)器時,應為 10~ 22℃;在制冷運行工況水源水直接進入冷凝器時,水源水的溫度應為 18~ 40℃。其可靠性主要決定于其對長期運行的適應能力。 壓縮機根據其熱力學原理,可分為容積型和速度型兩類,容積型壓機有兩種形式:往復活塞式(往復式)和回轉式;據壓機結構特點又可分為滾動轉子式、滑片式、螺桿式(又稱雙螺桿式)、單螺桿式、渦旋式;速度型壓機主要指離心式壓縮機,下圖表示了制冷及熱泵用壓機的分類其結構示意圖。 ③ 機組布局合理,根據人機工程,優(yōu)化設置安裝及檢修空間,方便日常清洗、保養(yǎng)及檢修。 ⑤ 在干式蒸發(fā)器上還安裝防凍保護開關 ,放水閥等,確保干式蒸發(fā) 器 安全及清洗 、維護的方便性。其優(yōu)越性具體體現在以下幾個方面: ( 1)機組進水、出水溫度范圍廣。 : 單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。如何合理使用能源的問題是十分重要的。對消耗機械功的蒸氣壓縮式熱泵其性能系數 COP 也可用制熱系數ε h 來表示,即為制熱 量 Qh 與輸入功率 P 的比值即ε h=Qh/P根據熱力學第一定律,如不計壓縮機向環(huán)境的散熱則熱泵制熱量 Qh 等于從低溫熱源吸熱量(可視為制冷機的制冷量) Qc 與輸入功率 P 之和。 空氣熱泵(如圖 23) 圖 23 水 空氣熱泵 這類熱泵制冷的熱源(或制冷時的冷源)為水供熱(冷)的介質為空氣。而制冷機是從低于環(huán)境溫度的場所吸熱并將熱量排放到環(huán)境中去,從而對該場所制冷。 方 造 式 價 冷水機組 燃煤鍋爐 冷水機組 燃油氣鍋爐 直燃(油氣)溴吸機 風冷熱泵 水源中央空調系統(tǒng) 單位面積工程造價元 /平方米 240280 240280 260300 280320 220260 方式 造 價 冷水機組 燃煤鍋爐 冷水機組 燃油氣鍋爐 直燃(油氣)溴吸機 風冷熱泵 水源中央空調系統(tǒng) 單位面積運行費用元 /平方米 1328 3055 4078 1735 1225 工程技術部 12/11/2020 11 綜上所述,水源中央空調系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、節(jié)水、節(jié)資、舒適的特點,是理想的
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